Lawinenkräfte auf Galeriedächer

Lawinengalerien sind der klassische Schutz für Verkehrsachsen. Lawinen überfliessen eine Galerie oder lagern sich auf deren Dach ab, ohne den Verkehr zu beeinträchtigen. Bei genügender Länge bieten sie einen sehr hohen Schutz. In Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Strassen ASTRA hat das Team Schutzmassnahmen die „Richtlinie Einwirkungen infolge Lawinen auf Schutzgalerien“ erarbeitet.

Lawinengalerien zählen zu den ältesten Schutzmassnahmen für Verkehrsachsen. Für die Bemessung von Lawinengalerien sind das Gewicht und die Reibung der fliessenden Lawinen, dynamische Umlenkkräfte und die bleibenden Lawinenablagerung zu berücksichtigen.

Methoden

Um die Berechnungsgrundlagen für Lawinengalerien zu verbessern, hat das SLF im Auftrag des ASTRA zwischen 2003 und 2006 die Kräfte, die auf ein Galeriedach wirken, mit diversen Versuchseinrichtungen näher untersucht. In mehr als 60 massstäblichen Versuchen auf der 30 m langen Schneegleitbahn auf dem Weissfluhjoch wurde die Verteilung der dynamischen Normal- und Scherkräfte vor und nach einer variablen Umlenkung  gemessen. Pro Versuch wurden bis zu 25 m³ Schnee von unterschiedlicher Beschaffenheit verwendet. Dabei wurden die Fliesshöhe, die Fliessgeschwindigkeit und die Geschwindigkeitsprofile gemessen. 

Lawinenablagerungen sind für die Bemessung von Galeriedächern oft massgebend. Lawinengalerien zum Schutze der Autobahn A2 im Februar 1999 (Foto: Archiv SLF).	Modelllawine auf der Schneegleitbahn auf dem Weissfluhjoch. Während dem Versuch werden die Kräfte auf der Gleitfläche gemessen.

Als Ergänzung wurden mehr als 100 kleinskalige granulare Lawinen aus Ballotinis (Glaskügelchen mit einem Durchmesser von 0.1 mm) auf einer 7 m langen Laborrutschbahn untersucht.

Die Laborversuche haben den Vorteil, dass die Randbedingungen bekannt sind und zahlreiche Versuche in kurzer Zeit durchgeführt werden können.

Resultate

Gemäss den Versuchen unterschätzten die bisher verwendeten Berechnungsansätzen die Umlenkkräfte auf Galeriedächer, welche unmittelbar nach einem Knick situiert sind (bis zu einer Distanz von etwa der 1.5-fachen Fliesshöhe). Andererseits werden die Umlenkkräfte gemäss den Versuchsresultaten nach einer Distanz, die in etwa der 6-fachen Fliesshöhe der Lawine entspricht, vernachlässigbar. Weiter konnten Reibungskoeffizienten μ für verschiedene Schneearten gemessen werden.

Bei Trockenschnee wurde auf der Gleitbahn ein mittleres μ von rund 0.3 gemessen und bei Nassschnee von rund 0.5. Fliesst die Lawine über eine Schneedecke wird μ um etwa 30% reduziert. Die Forschungsresultate waren die Grundlage für die Überarbeitung der Richtlinie „Einwirkungen infolge Lawinen auf Schutzgalerien“ aus dem Jahre 2007.

Kontakt

• Stefan Margreth
  

Downloads:

• Richtlinie „Einwirkungen infolge Lawinen auf Schutzgalerien“